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第3节 动能和势能
第十一章 功和机械能
知识点
能量
知1－讲
感悟新知
1
知1－讲
感悟新知
1. 定义 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，用字母E 表示。
2. 单位 在国际单位制中，能量的单位与功的单位相同，都是焦耳(J)。
知1－讲
感悟新知
3. 理解
(1)能量的大小可以用能够做功的多少来衡量，一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。
(2)物体做功的过程就是能的转化过程。物体做的功越多，说明某种形式的能转化为其他形式的能越多。
知1－讲
感悟新知
思想方法
转换法理解能：
一个物体是否具有能量，具有能量的多少，是不能直接观察或测量到的。
通过转换法，我们利用物体能对外做功的多少，来反映或测量物体具有能量的多少
知1－讲
感悟新知
深度思考 (1)具有能量的物体是否正在做功？ 是否做了功？
深度理解
一个物体具有能量说明该物体具有做功的本领，这种本领不一定展现出来，因此具有能量的物体不一定正在做功，也不一定做了功。
知1－讲
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(2)你认为功与能有什么区别？
深度理解
功是一个力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，是一个过程量。能量是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量。
感悟新知
知1－练
关于功和能的关系，下列说法中正确的是( )
A. 具有能的物体一定正在做功
B. 物体具有的能越多，它做的功就越多
C. 物体做的功越多，它具有的能越多
D. 物体能够对外做的功越多，它具有的能越多
例 1
感悟新知
知1－练
解题秘方：利用概念辨析法解答：判断物体是否具有能量，关键是看物体能否对外做功。能够做功不同于正在做功：(1)能够做功的物体，即具有能量的物体，由于所处的条件不同，可能正在做功，也可能不做功, 但它一定能够对外做功；(2)正在做功的物体一定能够对外做功，即一定具有能量。

感悟新知
知1－练
解析：具有能量的物体不一定在做功；物体能够对外做的功越多，物体具有的能量越多。
答案：D
感悟新知
知1－练
1. 下列关于能量的说法正确的是( )
A. 做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B. 具有能量的物体，一定正在做功
C. 具有能量的物体，一定能够对外做功
D. 没有做功的物体，一定不具有能量
C
知识点
动能
知2－讲
感悟新知
2
分析思考
知2－讲
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1. 定义 物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
深度理解:
●“物体由于运动”和“运动的物体”含义不同，叙述动能的定义时，不能说成运动的物体具有的能叫动能，因为运动的物体除了具有动能外，还可能具有其他形式的能。
知2－讲
感悟新知
2. 研究动能的大小跟哪些因素有关
(1)猜想：物体动能大小与物体的质量和速度有关。
(2)实验思路：①用如图1 所示的装置进行实验。
根据木块被推动的距离来判断物体动能的大小。
思想方法
研究动能的影响因素时，运用了两种思想方法：转换法和控制变量法。
知2－讲
感悟新知
②研究动能跟其中一个猜想因素的关系时，保持另外的猜想因素不变。
(3)实验过程
①研究动能大小和速度的关系
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细节点拨
改变钢球滚下的高度。切记，改变钢球滚下的高度 ，是为了改变钢球到达斜面底端的速度，所以探究的是动能大小与速度的关系，而不是动能大小与高度的关系。
知2－讲
感悟新知
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m h 近
2 m 2h 近
知2－讲
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细节点拨
在忽略钢球和斜面摩擦和空气阻力的条件下，不同钢球从相同高度由静止开始滚下到达底端速度相同。
知2－讲
感悟新知
②研究动能大小和质量的关系
结论提醒
●运动和静止具有相对性，因此速度具有相对性，则动能也具有相对性。对于不同的参照物，同一运动的物体的动能大小可能不同。例如，飞行的飞机会被鸟撞毁，就是因为相对于飞机，鸟的动能很大。
知2－讲
感悟新知
实验次数 钢球质量 钢球高度 钢球推动木块的距离
1 m 2h 近
2 m 2h 近
知2－讲
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(4)实验结论：动能与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。
知2－讲
感悟新知
深度思考 实验过程中，是探究钢球的动能还是木块的动能？
深度理解
实验中的研究对象是钢球，故是探究钢球的动能。
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知2－练
在空中飞翔的质量较小的燕子的动能，比以相同速度飞翔的质量较大的鸽子的动能_______。
例2
小
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解题秘方：
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解析：动能大小与质量、速度有关；燕子和鸽子的速度相同，燕子比鸽子质量小，所以燕子的动能比鸽子的动能小。
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知2－练
2. [新考法作曲线图像杭州一模如图甲所示是小明练习投掷铅球掷出手后的情景，请在图乙中大致画出铅球从离开手时，到它刚接触水平地面的这段时间内，铅球的动能Ek 随时间t 变化的大致图像。
感悟新知
知2－练
解：如图所示。
知识点
势能
知3－讲
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3
1. 重力势能
分析思考
知3－讲
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(1)定义：在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫作重力势能。
深度理解
1. 物体所处的高度具有相对性，所以重力势能也具有相对性。例如，放在桌面上的课本，相对于地面来说有一定的高度，具有重力势能；相对于桌面来说其高度为零，重力势能为零。
2. 在没有特别说明的情况下，“高度”一般是相对于地面而言的。在初中阶段，通常把地面上的物体所具有的重力势能看成零。
知3－讲
感悟新知
思想方法
研究重力势能的影响因素时，运用了两种思想方法：
转换法：根据方桌下陷的深浅判断物体重力势能的大小。
控制变量法：研究重力势能跟其中一个猜想因素的关系时，保持另外的猜想因素不变。
知3－讲
感悟新知
(2)影响因素：重力势能与物体的质量和高度有关。物体的质量越大，位置越高，它的重力势能就越大。
知3－讲
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2. 弹性势能
特别提醒
重力势能和弹性势能可以储存，而动能不能储存。
知3－讲
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(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
(2)影响因素：物体的弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料有关。同一材料的物体，发生弹性形变的程度越大，物体的弹性势能越大。
3. 势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
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[济南模拟] 篮球场上，运动员练习投篮，篮球划过一条漂亮的弧线落入篮筐，球的轨迹如图4 中虚线所示，从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的重力势能( )
A. 一直增大 B. 一直减小
C. 先减小后增大 D. 先增大后减小
知3－练
例 3
感悟新知
知3－练
解题秘方：通过影响因素判断重力势能的变化：
答案：D
解析：从篮球出手到落入篮筐的过程中，篮球的质量不
变，高度先增大后减小，则其重力势能先增大后减小。
感悟新知
知3－练
3. [新考法角度新中考·常州]2023年11 月9 日，甘肃省消防队举行高楼灭火演习。如图甲所示，电动灭火无人机悬停在空中。如图乙所示，当无人机水平向右猛烈喷射干粉的同时，原本悬停的无人机水平向左飘移，这说明力的作用是______的。使原本悬停的无人机发生飘移的是______对______施加的力。喷射干
粉过程中，灭火无人机的重力势能
______。 　　
相互
干粉
无人机
变小
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[常州模拟] 如图5 甲所示，一根轻质弹簧固定在水平桌面上，此时弹簧______(填“有”或“没有”)弹性势能。图乙中弹簧的弹性势能______ (填“大于”“小于”或
“等于”)图丙中
弹簧的弹性势能。
知3－练
例 4
没有
小于
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知3－练
解题秘方：通过影响因素判断弹性势能的变化：
解析：图甲中弹簧为轻质弹簧，不考虑其质量，弹簧没有被压缩，则弹簧没有发生弹性形变，所以此时弹簧没有弹性势能。图丙弹簧受到的压力大于图乙弹簧受到的压力，所以弹簧的形变程度较大，弹性势能也较大。
感悟新知
知3－练
4. 如图是一种订书机的示意图，订书钉设计得很尖细是为了______(填“增大”或“减小”)压强；被压缩的弹簧可以给订书钉一个向______ (填“左” 或“右”) 的弹力，随着订书钉逐渐减少，弹簧的弹性势能变______。
增大
左
小
动能和势能
动能
势能
功
能量
重力势能
重力势能
产生原因
影响因素

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